并联型多重化三相四线有源电力滤波器综合控制策略研究

为了提高大功率并联型有源电力滤波器的控制性能,谐波检测采用特定次谐波电流检测算法,能分别检测不对称谐波的正、负、零序分量,提高谐波检测的准确性和实时性。提出一种基于LCL滤波的多重化有源电力滤波器双闭环控制策略,该控制策略解决了变流器多重化主电路中的环流问题。采用LCL输出滤波器,不仅能有效地滤除主电路高频开关纹波,而且与传统的L滤波器相比,大大减少了电感量、提高系统的动态跟踪性能,并节约了成本。最后,搭建了系统仿真模型和实验样机,结果表明上述控制策略的正确性和可行性,系统谐波治理效果好。     

TNPC有源电力滤波器中LCL滤波器分析与设计

LCL滤波器是一种滤除逆变器开关谐波的有效手段,能克服由于电网阻抗不确定而影响滤波效果的缺点。但LCL滤波器是三阶系统,参数计算困难且存在谐振现象。通过给定系统的额定功率和逆变器侧允许的最大纹波电流,计算出逆变器侧电感、滤波电容和电网侧电感的参数,另一方面为避免LCL滤波器发生谐振,加入阻尼电阻。在介绍设计过程的基础上,搭建三相三线有源电力滤波器(APF)实验平台。实验结果表明所设计的LCL滤波器在T型中点箝位(TNPC)APF中性能优异。     

有源滤波器中输出滤波器的参数设计及优化

现有的输出滤波器(Output Filter,OF)参数设计大多以工程经验选取为主,没有考虑输出滤波对有源滤波系统的补偿能力和补偿性能的影响。本文综合考虑了输出滤波器的输出补偿谐波能力和滤除开关谐波能力等性能要求,在并联型有源滤波器的框架内,提出了一套输出滤波器参数设计和优化的方法。仿真和实验结果表明,该方法可以提高逆变器的工作效率达50%左右,证明了该方法的有效性。     

基于遗传算法的有源滤波器LCL输出滤波器优化设计

有源电力滤波器(APF)采用脉宽调制技术会产生高频开关谐波电流注入电网,必须采用输出滤波器加以滤除.鉴于LCL滤波器在电网阻抗摄动时的优良滤波性能,将其应用于APF中,基于此建立了LCL型输出滤波器在APF中的数学模型.针对阻尼电阻引起损耗的问题,采用在APF控制策略中引入电容电流反馈的LCL滤波器有源阻尼方法,等效地...     

并联有源电力滤波器交流侧输出滤波器设计

针对输出滤波器存在的放大网侧电流畸变率、阻尼电阻发热严重的问题,提出一种工程化有源电力滤波器交流侧输出滤波器参数设计方法.采用二阶高通滤波器作为有源电力滤波器输出滤波器拓扑,在综合考虑输出滤波器的开关纹波滤波效果与电流畸变率、电容无功容量、电阻功耗之间关系的基础上,结合理论分析、仿真、实验研究,设计总结了并联有源电力滤波器输出滤波器的参数选择方法.采用该方法为50kVA并联有源电力滤波器设计了一套输出滤波器.实验结果表明:加装输出滤波器后,电流纹波抑制到滤波前的1/4以下,网侧电流畸变率增大约1个点,滤波电阻上90%以上的工频电流被旁路,电阻发热得到有效控制,实验结果验证了该输出滤波器设计方法的有效性.     

混合有源滤波系统中输出滤波器电感变化对系统性能的影响分析

从电压传递函数增益的频率响应的角度，分析了LC输出滤波器对混合有源滤波系统HAPF的影响，说明LC输出滤波器串联电感减小使得电网电流低频谐波减小是由于增大了抵消负载特征谐波的低频注入电流，而电网电流中高频谐波分量的增加是由于个别频率附近的谐波被输出滤波器过度放大而造成的。并且提出采用LCR输出滤波器来减小电压传递函数增益的峰值，从而在串联电感较小时能够同时减小电网电流中高频毛刺的含量。通过实验结果的比较，说明LCR输出滤波器比LC输出滤波器具备更好的性能。     

交流斩波型无功补偿器的输入滤波器设计

为了使交流斩波型无功补偿器输出正弦的无功补偿电流,针对交流斩波器谐波次数较高的特点,采用二阶LC滤波器达到滤除高次谐波的目的。提出1种交流斩波电路输入滤波器的改进设计方法,根据系统的无功功率补偿等级,确定电容器参数,从无功补偿能力和补偿电流THD 2个角度,设计电感参数,与通过LC滤波器截止频率确定的补偿范围取交集限定LC参数,使滤波器兼顾无功补偿和滤除高频谐波的能力。仿真和实验结果验证了该优化方法的可行性和有效性。     

三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计方法

目前,国内外对LCL型滤波器参数设计的研究正在进行中,但是这些研究并不适用于空间矢量脉冲宽度调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM),针对三相并网逆变系统中的开关动作方案,提出一种适用于SVPWM的三相并网逆变器LCL型滤波器的参数设计方法,并介绍一种针对SVPWM进行优化的LCL型滤波器的设计方法。通过开关状态对电网侧电流的纹波分量进行数学分析,得到逆变器侧电感参数,根据无功功率吸收比来选择滤波电容器参数,利用输出电流纹波衰减系数对电网侧电感参数进行设计。将测得的实际电流的畸变率与目标电流的畸变率进行比较,所得的误差在允许的范围内,验证了所提出方法的可行性,并通过仿真验证了该LCL型滤波器设计方法的有效性。     

配电网STATCOM输出LCL滤波器特性分析及参数设计

配电网STATCOM(D-STATCOM)输出滤波器参数的选择影响到开关谐波的滤除和系统的工作性能。本文主要从电感基波压降、STATCOM无功调节能力、开关谐波电流衰减度、滤波器谐振频率等方面分析了LCL滤波器的特性,提出基于这些条件的滤波器参数设计方法。另外,本文在滤波器阻尼电阻上并联一个小电感,大大减小了滤波器的功率损耗。通过仿真验证,表明所设计LCL滤波器参数具有很好的滤波效果,同时滤波器具有较大的通带宽度,使得D-STATCOM具有一定的谐波补偿能力。     

APF输出滤波器的改进与优化设计

通过理论和仿真研究分析了LC型输出滤波器滤除高次谐波存在的不足,提出在LC型输出滤波器中串联一个小电阻的改进方法,改进后的输出滤波器能使混合型有源电力滤波(Hybrid Active Power Filter,简称HAPF)具有更好的性能.在此基础上,综合考虑滤波器的输出能力、滤波效果和动态性能,提出运用改进遗传算法设计输出滤波器,并对设计的实例进行实验.实验结果表明,采用改进遗传算法设计的输出滤波器使HAPF具有更好的整体性能.     

An active filter with inductive storage for compensation of inactive power of a rectifier with a capacitive filter

Compensation of the inactive components of network current of a rectifier with a capacitive filter or a combination thereof under connection of a parallel active filter with inductive storage based on a current inverter is considered. The active filter allows increasing the power coefficient to the maximum values, and this result may be achieved at high values of storage inductance. Modeling of the “rectifier–active filter” system is carried out by spectral methods. It is shown that correction of the switching algorithm by storage-current feedback provides a decrease by three to four times of inductance at the same values of the power factor of the “rectifier–active filter” system. A multistage active filter consisting of a current inverter and voltage inverter with current stabilization on the direct current is proposed. The total cost for the inductive elements in the multistage active filter may reduced by one order with the same values of power factors. Comparison of voltage inverters based on bridge and half-bridge schemes is carried out. Advantages of half-bridge inverters are shown.     

大容量光伏逆变器LCL滤波器参数优化设计

对于大容量联网光伏逆变器系统,其配置的LCL滤波器总电感量大小直接关系到系统的尺寸和成本。为此,提出了一种根据滤波性能要求,使总电感量最小的LCL参数优化设计方法。该方法以电容支路消耗无功大小,注入电网谐波电流与对应频次谐波电压幅度比作为滤波器性能考核参数。通过引入电容支路与网侧电感支路对高频谐波电流的分流比参数,建立了总电感量与主要设计参数之间的函数关系,给出了总电感量最小的参数条件及其求解方法。设计算例及仿真结果验证了所提出设计方法的实用性与有效性。     

Hybrid solutions for improving passive filter performance in highpower applications

This paper presents a new control scheme for a parallel hybrid active filter system intended for harmonic compensation of large nonlinear loads up to 50 MVA, to meet IEEE 519 recommended harmonic standards. The active filter is small rated, 2%-3% of load kilovoltampere rating. The control scheme is based on the concept of synthesizing a dynamically variable inductance, and its usefulness is demonstrated for an active filtering application. A synchronous reference frame (SRF) controller implements the dynamically varying negative or positive inductance by generating active filter inverter voltage commands. This variable inductance controller parallel hybrid active filter system can selectively synthesize multiple “active inductances” at dominant harmonic frequencies without affecting passive filter impedances at all other frequencies. This controller also provides a “current limiting” function to prevent passive filter overloading under ambient harmonic loads and/or supply voltage distortions. Three implementation variations of a parallel hybrid active filter system are presented. This paper also proposes the use of power factor correction capacitors as low cost passive filters for a parallel hybrid active filter system, which are controlled to provide either single or multiple tuned harmonic sinks and to increase cost effectiveness for high power applications. Simulation results validate the proposed variable inductance controller operation for mistuned passive filters     

基于可控电抗器的单调谐滤波器

介绍了一种基于可控电抗器的单调谐滤波器,通过将普通的无源滤波器进行有源化的改造,改善传统无源滤波器易受参数影响而失谐的缺点,实现当系统其他参数变化时,可以通过调节电感值使滤波器在原来的频率处保持谐振状态,从而保持较好的滤波效果。对检测滤波支路n次谐波电压、电流同相位法和滤波后系统侧n次谐波电流幅值最小法2种闭环控制策略的可行性和特点进行了分析,并利用基于自寻最优的控制方法进行了7次单调谐滤波器的实验,结果证明了基于可控电抗器的单调谐滤波器具有良好的滤波效果和对系统参数变化的自调谐功能。     

基于LCL滤波器的光伏并网逆变器控制策略

在并网逆变器中引入LCL滤波器取代单个电感滤波器.并针对采用LCL滤波器对并网逆变器系统带来的不稳定性,分别对比了以并网电流作为反馈变量和逆变器侧电流作为反馈变量的电流内环控制方法,提出了基于桥臂输出电流闭环与电压外环的双环控制策略.由于以并网电流为反馈变量的控制系统为三阶系统,所提控制系统稳定性和鲁棒性较好.搭建了三...     

低互感高品质因素无源滤波器的优化设计分析

为降低无源滤波器中三相电抗器互感对单调谐滤波器滤波效果的影响,通过理论分析表明,将其严格按照水平三角方式排列摆放,可有效抑制相间电抗器互感;采用考虑无源滤波器性能和系统总成本的多目标模糊优化方法设计无源滤波器参数,能将多个优化目标转换为单目标的优化求解问题,设计出具有低互感高品质因素的无源滤波器,混合型滤波器系统。新方案投入运行后,取得了较好的现场效果。     

一种LCL滤波器并网逆变电源准定频直接功率控制策略

针对传统逆变电源直接功率控制（DPC）开关频率不固定,导致系统输出滤波器设计困难,提出了一种LCL滤波器并网逆变电源准定频DPC策略。在传统并网逆变电源DPC的基础上,引入LCL输出滤波器,在低开关频率条件下实现了系统并网电流的低畸变,同时大大减小了并网总电感大小。对于LCL滤波器引入的高频谐振问题,引入了有源功率阻尼控制环节,保证了系统良好的稳定性和高并网性能。仿真试验结果表明,所提出的控制策略性能优良,在新能源并网发电领域有一定的应用参考价值。     

一种基于NSGA-II的低频谐振滤波器优化设计方法

舰船电力系统需要为船上各种用电设备提供安全稳定的电能,因此采用了各种电力电子装置完成电能变换,这些装置不可避免的会带来各种谐波干扰。由于受到体积重量的限制,在大功率电力系统中,若采用简单的EMI滤波器滤除低次谐波,由于所需的电容电感量较大,电感需要承担所有的工作电流,工程实现较为困难。在已知谐波频率的情况下,本文采用谐振滤波原理可在保证滤波效果的情况下有效减小滤波器的体积,并基于NSGA-II算法提出了一种谐振滤波器的优化设计方法。首先阐述谐振滤波的基本原理及设计方案,然后将谐振滤波器的初期投资、滤波后直流侧谐波含量,滤波设备的体积作为三个目标,利用NSGA-II算法求解谐振滤波器的参数。最终通过实验进行验证,设计的谐振滤波器具备良好的综合性能。     

变频电源网侧LCL滤波器的设计

介绍了变频器输入端专用型LCL滤波器的性能:可以在较小的总电感条件下实现滤波功能,而且动态性能良好。并提出其设计原则主要归结为进线总电阻感的选择和滤波电容的选择,通过设定变流器侧允许最大纹波电流,滤波器吸收的最大无功功率和电网侧允许最大纹波电流分别计算得到变流器侧电感、滤波电容和电网侧电感的参数。     

LCL滤波器有源阻尼控制机制研究

有源阻尼技术是实现LCL滤波器谐振峰值抑制的有效方法,目前已经有多种有源阻尼方案被提出。但已有文献对有源阻尼方案进行分析时均未涉及有源阻尼的机理问题,未给出各方案提出的依据。该文深入分析有源阻尼技术,指出有源阻尼实质上是对系统谐振峰值附近对应的输出频率成分的反馈控制,当该反馈为负反馈时可以实现较好的抑制效果,且反馈深度越深,谐振峰值抑制效果越好。在此基础上,不仅解释了现有基于逆变器侧电感电流、滤波电容电流及其电压反馈控制的有源阻尼技术的本质,还得到了基于包括滤波电容、逆变器侧电感以及网侧电感在内的有源阻尼反馈环节的设计要求,并推演了LCL滤波并网系统中可行的有源阻尼控制方案。实验结果验证了理论分析的正确性。